CN1278024A - 大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法 - Google Patents
大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1278024A CN1278024A CN00112370.XA CN00112370A CN1278024A CN 1278024 A CN1278024 A CN 1278024A CN 00112370 A CN00112370 A CN 00112370A CN 1278024 A CN1278024 A CN 1278024A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ordered
- template
- aluminium
- area
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000007687 exposure technique Methods 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 238000001015 X-ray lithography Methods 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
Abstract
一种大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法,在金属铝、铝合金或单晶铝的表面首先生成一个大面积有序图案,再用阳极氧化方法,在铝或铝合金上生成大面积的有序纳米孔洞模板。单晶铝作基底,直接阳极氧化。本发明可以产生高密度大面积六角对称有序的长孔洞的纳米孔洞模板,用作有序磁记录介质时,记录密度可以达到每平方英寸170G,模板也可以用来制备有序纳米管,生长有序纳米棒等。
Description
本发明涉及一种纳米有序孔洞的制备方法，尤其是大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法。
大尺寸纳米有序孔洞模板可以有很好的应用，例如，用于新型磁性记录盘基等。现有的压模技术，光刻和电子束刻蚀技术可以得到大面积纳米有序孔洞模板，但是不能得到较长的直径均匀的纳米孔洞。直接阳极氧化法只能得到小面积有序纳米孔洞模板。
本发明的目的是：提出一种大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法，得到大面积纳米有序孔洞模板，并且得到较长的直径均匀的纳米孔洞。本发明的目的还在于提供一种加工成本低，工艺可靠，纳米孔洞的深度容易控制，利于工业化大规模生产的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法，在金属铝或铝合金的表面首先生成一个大面积有序模板，在此基础上利用阳极氧化技术，在铝或铝合金上生成大面积的有序纳米孔洞模板，且孔洞长度较长。或者利用单晶铝作基底，消除了多晶铝中晶界的影响，直接阳极氧化生成大面积有序的纳米孔洞模板，并通过扩孔液的作用调节孔洞的直径。从而形成大尺寸纳米有序孔洞模板。用单晶铝作基底，消除了多晶铝中晶界的影响，故可以直接阳极氧化。
本发明的特点是：本发明可以产生高密度大面积六角对称有序的长孔洞的纳米孔洞模板，这种模板用作有序磁记录介质时，记录密度可以达到每平方英寸170G，甚至更高。这种模板也可以用来制备有序纳米管，生长有序纳米棒，还可以作为催化剂的载体。更主要的是本发明的方法熔合现成的两种工艺方法，加工成本低，工艺可靠，纳米孔洞的深度容易控制，利于工业化大规模生产。
以下根据附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明给出的照片，尺寸在照片上已有标示。
本发明方法的具体化：在金属铝或铝合金上制备大尺寸纳米有序孔洞模板的实施例分三个步骤，第一步产生六角对称大面积纳米有序图形；第二步进行电化学阳极氧化，第三步通过扩孔液的作用调节孔洞的直径。
第一步有三种方案，
1.用碳化硅、单晶硅或者其它材料制作一个母板，板上呈六角对称地分布
着直径均匀的纳米圆柱。在平整的铝(或铝合金)基底上覆盖一层高分
子材料膜(如PMMA)，还能使用聚酯薄膜等，将母板利用一定的压力
压在高分子材料上，升高温度使高分子软化，再降低温度使高分子固化。
去掉母板，在平整的铝(或铝合金)表面形成有序的孔洞图形的高分子
材料的图案。
2.制作具有六角对称的有序分布的直径均匀图案的掩模。在平整的铝(或
铝合金)基底表面上覆盖一层抗蚀剂(同上述，如PMMA)。利用光刻
技术(如紫外光刻，X射线光刻等)和掩模在抗蚀剂上形成有序孔洞图
案。或利用电子束刻技术在抗蚀剂上刻出六角有序孔洞。
3.在平整的铝(或铝合金)基底上覆盖一层抗蚀剂，采用相干光作光源，利
用光学干涉曝光技术在抗蚀剂层上形成大面积六角对称的纳米有序图
形。通过显影处理，得到六角对称的孔洞有序图形，上述3种方法均是已
有技术，应用于本发明的工艺没有特殊的要求，例如，可以参见：Appl.Phys.
Lett，1995，67(21)P3114-3116 Stephen Y.Chou et.al.Imprint of sub-25
nm vias and trenches in polymers
第二步：阳极氧化：在上述图形的基础上，利用电化学阳极氧化选择合适的电解液和氧化电压，可以在铝(或铝合金)上生成大面积有序的纳米孔洞序模板，且孔的长度较长。
根据所产生的图形的孔心间距，选择合适的电解液和直流电压进行阳极氧化。电解液如：0.1～2.0M硫酸，草酸，磷酸等，电解电压从5V～2000V，电源的正极接阳极氧化的铝，负极接任何导电电极。阳极氧化的时间在1min～1800min。实施例中，用0.4M硫酸，电解电压从25V，电源的正极接阳极氧化的铝，负极接任何导电电极。阳极氧化的时间在1200min。电解电压100V时，阳极氧化的时间在10min。阳极氧化处理的时间与电压的关系是现有技术。
第三步扩孔：
当阳极氧化的孔径未达到大小时，第三步是必须的。利用0.1～5.0M磷酸、盐酸等，实施例为0.3M浓度的磷酸。在合适的温度下增大孔的直径，控制温度和扩孔时间可以得到所需要的孔径。实施例中湿度控制在30℃，扩孔时间为20分钟，实施例中孔径为30nm。实际上孔的直径在10nm～500nm均可，而用于磁记录材料的的孔径一般在30nm左右即可。利用酸液扩孔，酸的浓度与温度、作用时间与孔直径有一定的关系，一般而言，酸的PH值愈小、温度愈高、作用时间愈长，孔的直径就愈大。
利用单晶铝制备大面积纳米有序模板，不需要上面的第一步骤，后面两个步骤相同。
本发明的尺寸可以选择，一般容易达到几百平方厘米，这就具有非常宽广的实用前景。本发明的另一个实施例是，选用片型单晶硅、铝、铝合金片，制备成品后再与其它其它材料的基底或衬底材料结合，更便于降低成本，便于实用。
照片为30nm孔径的工艺实施例，照片给出了良好的生长效果。
Claims (7)
1.大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法，其特征是在金属铝、铝合金或单晶铝的表面首先生成一个大面积有序图案，再用阳极氧化方法，在铝或铝合金上生成大面积的有序纳米孔洞模板。
2.由权利要求1所述的大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法，其特征是阳极氧化生成大面积有序的纳米孔洞模板，并通过扩孔液的作用调节孔洞的直径。
3.由权利要求1所述的大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法，其特征是用单晶铝作基底，直接阳极氧化。
4.由权利要求1所述的大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法，其特征是大面积有序图案是六角对称大面积纳米有序图案；其生成方法是用炭化硅、单晶硅或其它材料制作一个母板，板上呈六角对称地分布着直径均匀的纳米圆柱，在平整的铝基底上覆盖一层高分子材料膜，将母板利用一定的压力压在高分子材料上，升高温度使高分子软化，再降低温度使高分子固化，去掉母板，在平整的铝表面形成有序的孔洞图形的高分子材料的图案。
5.由权利要求1所述的大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法，其特征是大面积有序图案是六角对称大面积纳米有序图案；其生成方法是在平整的铝基底表面上覆盖一层抗蚀剂；利用光刻技术和掩模在抗蚀剂上形成有序孔洞图案或利用电子束刻技术在抗蚀剂上刻出六角有序孔洞。
6.由权利要求1所述的大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法，其特征是大面积有序图案是六角对称大面积纳米有序图案；其生成方法是在平整的铝基底上覆盖一层抗蚀剂，采用相干光作光源，利用光学干涉曝光技术在抗蚀剂层上形成大面积六角对称的纳米有序图形，通过显影处理，得到六角对称的孔洞有序图案。
7.由权利要求1、2所述的大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法，其特征是阳极氧化的条件是；电压从5V～2000V，电源的正极接阳极氧化的铝，负极接任何导电电极，阳极氧化的时间在1min～1800min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB00112370XA CN1155740C (zh) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | 大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB00112370XA CN1155740C (zh) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | 大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1278024A true CN1278024A (zh) | 2000-12-27 |
| CN1155740C CN1155740C (zh) | 2004-06-30 |
Family
ID=4582231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB00112370XA Expired - Fee Related CN1155740C (zh) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | 大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1155740C (zh) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1312318C (zh) * | 2002-06-19 | 2007-04-25 | 三星电子株式会社 | 制备无机纳米管的方法 |
| CN1325698C (zh) * | 2003-10-21 | 2007-07-11 | 东莞理工学院 | 有序多孔阳极氧化铝模板的制备方法 |
| CN100336201C (zh) * | 2002-12-23 | 2007-09-05 | 三星电子株式会社 | 制造带有纳米点的存储器的方法 |
| CN100460092C (zh) * | 2004-04-28 | 2009-02-11 | 东莞理工学院 | 一种提高纳米微粒材料品质的方法 |
| CN100528941C (zh) * | 2004-07-02 | 2009-08-19 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种医用高分子超疏水膜的制备方法 |
| CN100570017C (zh) * | 2006-09-25 | 2009-12-16 | 江苏中联科技集团有限公司 | 枝杈孔铝阳极箔的扩面侵蚀方法 |
| US7846819B2 (en) * | 2003-10-13 | 2010-12-07 | Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) | Method of synthesizing nanoscale filamentary structures, and electronic components comprising such structures |
| CN103540985A (zh) * | 2012-07-13 | 2014-01-29 | 盛美半导体设备（上海）有限公司 | 大面积纳米结构阵列的制备方法 |
| US8652317B2 (en) | 2007-12-05 | 2014-02-18 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method of fabricating an alumina nanohole array, and method of manufacturing a magnetic recording medium |
| CN104118842A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-10-29 | 上海师范大学 | 碳化硅介孔阵列材料及其制备方法 |
| CN104975321A (zh) * | 2014-04-13 | 2015-10-14 | 山东建筑大学 | 制备纳米材料的椭球面形氧化铝模板及其制备方法 |
| CN107706272A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-02-16 | 南京大学 | 在化合物半导体表面制作纳米图形的方法 |
-
2000
- 2000-07-04 CN CNB00112370XA patent/CN1155740C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1312318C (zh) * | 2002-06-19 | 2007-04-25 | 三星电子株式会社 | 制备无机纳米管的方法 |
| CN100336201C (zh) * | 2002-12-23 | 2007-09-05 | 三星电子株式会社 | 制造带有纳米点的存储器的方法 |
| US7846819B2 (en) * | 2003-10-13 | 2010-12-07 | Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) | Method of synthesizing nanoscale filamentary structures, and electronic components comprising such structures |
| CN1325698C (zh) * | 2003-10-21 | 2007-07-11 | 东莞理工学院 | 有序多孔阳极氧化铝模板的制备方法 |
| CN100460092C (zh) * | 2004-04-28 | 2009-02-11 | 东莞理工学院 | 一种提高纳米微粒材料品质的方法 |
| CN100528941C (zh) * | 2004-07-02 | 2009-08-19 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种医用高分子超疏水膜的制备方法 |
| CN100570017C (zh) * | 2006-09-25 | 2009-12-16 | 江苏中联科技集团有限公司 | 枝杈孔铝阳极箔的扩面侵蚀方法 |
| US8652317B2 (en) | 2007-12-05 | 2014-02-18 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method of fabricating an alumina nanohole array, and method of manufacturing a magnetic recording medium |
| CN103540985A (zh) * | 2012-07-13 | 2014-01-29 | 盛美半导体设备（上海）有限公司 | 大面积纳米结构阵列的制备方法 |
| CN103540985B (zh) * | 2012-07-13 | 2017-06-16 | 盛美半导体设备（上海）有限公司 | 大面积纳米结构阵列的制备方法 |
| CN104975321A (zh) * | 2014-04-13 | 2015-10-14 | 山东建筑大学 | 制备纳米材料的椭球面形氧化铝模板及其制备方法 |
| CN104975321B (zh) * | 2014-04-13 | 2018-01-19 | 山东建筑大学 | 制备纳米材料的椭球面形氧化铝模板及其制备方法 |
| CN104118842A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-10-29 | 上海师范大学 | 碳化硅介孔阵列材料及其制备方法 |
| CN107706272A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-02-16 | 南京大学 | 在化合物半导体表面制作纳米图形的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1155740C (zh) | 2004-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1155740C (zh) | 大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法 | |
| Chakarvarti et al. | Template synthesis—a membrane based technology for generation of nano-/micro materials: a review | |
| Ferain et al. | Track-etch templates designed for micro-and nanofabrication | |
| Wang et al. | Fabrication and characterization of anodic aluminum oxide template | |
| US6541386B2 (en) | Method for producing a structure with narrow pores | |
| JP4536866B2 (ja) | ナノ構造体及びその製造方法 | |
| JP2004103587A (ja) | 大きな表面積の材料フィルム及び材料膜を製造するための方法及び装置 | |
| Hsu et al. | Electrochemical nanoimprinting with solid-state superionic stamps | |
| Ostrikov | Plasma nanoscience: basic concepts and applications of deterministic nanofabrication | |
| Iwai et al. | Self-ordered nanospike porous alumina fabricated under a new regime by an anodizing process in alkaline media | |
| CN1434930A (zh) | 有关模板的制造方法和制成的模板 | |
| Keshavarz et al. | The effect of sulfuric acid, oxalic acid, and their combination on the size and regularity of the porous alumina by anodization | |
| CN104928746A (zh) | 一种制备微曲面三维互联纳米孔阳极氧化铝模板的方法 | |
| Zhang et al. | Fabrication of silicon-based multilevel nanostructures via scanning probe oxidation and anisotropic wet etching | |
| Djenizian et al. | Electrochemical fabrication of tin nanowires: a short review | |
| KR100973522B1 (ko) | 양극 산화 알루미늄과 원자층 증착 공정을 이용한 루테늄 나노 구조물의 제조방법 | |
| CN104073857A (zh) | 一种纳米压印镍印章的制备方法 | |
| Juang et al. | Nanotechnology advances and applications in information storage | |
| Menzel et al. | Proton beam writing of submicrometer structures at LIPSION | |
| Leopold et al. | Electrochemical deposition of cylindrical Cu/Cu2O microstructures | |
| Vorobyova et al. | Study of metal pillar nanostructure formation with thin porous alumina template | |
| Liu et al. | Creating anodic alumina nanochannel arrays with custom‐made geometry | |
| Chen et al. | Formation of magnetic nanowire arrays by cooperative lateral growth | |
| Virk | Fabrication and characterization of copper nanowires | |
| US20030228418A1 (en) | Replication of nanoperiodic surface structures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |